專利名稱：拼合式連桿的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種拼合式連桿，其中使經過表面硬化處理的大端部分斷裂并且分裂成桿部和帽部，而且在使各部分的斷裂表面保持對準的同時采用連接螺栓將桿部和帽部重新連接。
背景技術：
在將大端部分斷裂并且分裂成桿部和帽部時，這種拼合式連桿可以設有用于開始斷裂的斷裂起始點凹槽。例如，如圖1A和圖1B中所示，曾經提出一種具有一對斷裂起始點凹槽51的結構，這些凹槽沿著開有槽的大端部分50的曲柄銷孔50a的軸中心方向延伸并且形成于曲柄銷孔50a的內圓周表面上(例如，參見美國專利NO.4569109)。
另一方面，當使大端部分50斷裂并分離時，斷裂表面如圖2A和圖2B中所示從斷裂起始點凹槽5 1沿著由箭頭X和Y所示的路徑圍繞著螺栓孔前進，并且這些路徑在外壁部分Z處彼此相交。
但是，如果斷裂表面在沿著由箭頭X和Y所示的路徑前進的同時偏離，則斷裂表面不能在相同平面上彼此相交在外壁部分Z處，從而造成高度差和裂紋。這會引起斷裂表面剝落或脫落，這在發(fā)動機正在工作的同時會損壞發(fā)動機部件，從而引起發(fā)動機故障。
提高斷裂起始點凹槽底部的應力強度系數可以有效防止出現剝落或脫落的問題。因此，如圖3所示，可以增加斷裂起始點凹槽51的凹槽深度L2并且提高凹槽深度L2與斷裂起始點凹槽51和螺栓孔50b的邊緣之間的最短距離L1的比值。
但是，增加斷裂起始點凹槽51的凹槽深度L2會產生在下面段落中所述的許多問題。
首先，當對連桿實施表面硬化處理例如滲碳處理時，滲碳不會到達斷裂起始點凹槽的底部，并且在底部處的表面硬化層會較淺。因此，斷裂起始點不能被充分硬化，因此該表面會很容易轉變成具有韌性斷口的表面，并且在斷裂之后桿部和帽部之間的對準精確度會降低。
第二，由于凹槽變得更深，機加工凹槽所需要的加工時間增加，并且更難以精確地控制凹槽深度。該問題在采用激光進行凹槽機加工時變得尤為突出。

發(fā)明內容
為了解決上述問題，本發(fā)明的優(yōu)選實施例提供了一種拼合式連桿，該連桿能夠防止在斷裂/分裂期間出現例如剝落或脫落的問題，并且確保了在斷裂之后的對準精確度，因此進一步縮短了加工凹槽所需要的加工時間并且提高了加工精度。
根據本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，拼合式連桿包括在曲柄銷孔的內圓周表面上形成的凹部和在凹部的底部處形成的斷裂起始點凹槽。
本發(fā)明的各優(yōu)選實施例的拼合式連桿優(yōu)選的是通過鍛造、鑄造或燒結形成的無螺母型連桿。
優(yōu)選的是，斷裂起始點凹槽的寬度小于凹部的寬度。
還優(yōu)選的是，凹部如此形成，即，使底部處于這樣一個位置處，在該位置處，斷裂起始點凹槽的深度與從斷裂起始點凹槽的開口到螺栓孔的最短距離的比值大約為70％或更大。
本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例還優(yōu)選地包括一個設在曲柄銷孔的內圓周表面上的軸承鎖緊凹槽，其中凹部形成于一個與設在曲柄銷孔的內圓周表面上的軸承鎖緊凹槽相對的位置處。
該軸承鎖緊凹槽最好包括一對位于沿著曲柄銷孔的內圓周表面的圓周方向偏離的位置處的凹形部分。
還優(yōu)選的是，凹部沿著內圓周表面的圓周方向的寬度小于軸承鎖緊凹槽的這對凹形部分沿著內圓周表面的圓周方向的寬度。
還優(yōu)選的是，在曲柄銷孔的內圓周表面上形成有一對斷裂起始點凹槽。
該凹部最好包括一對傾斜部分。
凹部的傾斜部分最好形成用于引導插入到曲柄銷孔中的對分的軸承金屬元件的斜面。
在各個優(yōu)選實施例中，凹部的每個傾斜部分具有彎曲形狀和隆起的圓形中的一種形狀。
還優(yōu)選的是，凹部在其一個上角部中具有凹形形狀，或者在其上角部中具有直線形狀。
還優(yōu)選的是，相對于從曲柄銷孔的軸中心穿過在這對斷裂起始點凹槽的底面上的底部的預定斷裂面的角度大約為45度。
還有，凹部的內角最好大約為90度。
還優(yōu)選的是，斷裂起始點凹槽的上、下內表面如此形成，從而相對于從曲柄銷孔的軸中心穿過在這對斷裂起始點凹槽的底面上的底部的預定斷裂面的角度大約為0度。
還有，優(yōu)選的是，凹部的橫斷面大于斷裂起始點凹槽的橫斷面。
該斷裂起始點凹槽最好包括基本上平行的壁，這些壁相對于預定斷裂面形成大約為0度的夾角，并且包括一個具有底面的基本上平行的凹槽，該底面使這些基本上平行的壁連接在一起并且形成半徑為R的弧形。
還優(yōu)選的是，從曲柄銷孔的內圓周表面到底面的底部的深度H和半徑R如此設定，從而比值H/R大約為1.0至大約10.0。
根據本發(fā)明的另一個實施例，提供了一種發(fā)動機，該發(fā)動機包括根據上述本發(fā)明優(yōu)選實施例中的任一個的拼合式連桿。
根據本發(fā)明的再一個優(yōu)選實施例，提供了一種汽車，該汽車包括根據上述本發(fā)明優(yōu)選實施例中的任一個的拼合式連桿。
根據本發(fā)明的又一個優(yōu)選實施例，提供了一種形成拼合式連桿的方法，該方法包括提供一連桿；在連桿中形成一曲柄銷孔；在曲柄銷孔的內圓周表面上形成一凹部，該凹部包括一底部；以及在所述凹部的底部處形成一斷裂起始點凹槽。
優(yōu)選的是，所述斷裂起始點凹槽是于所述曲柄銷孔的內圓周表面上形成凹部之后形成的。
該方法還最好包括以下步驟對拼合式連桿進行表面硬化處理；使該拼合式連桿斷裂并且分裂成桿部和帽部，以在桿部和帽部上都形成斷裂面；通過使兩個斷裂面相互接觸而使被斷裂并且分裂開的桿部和帽部相互對準；以及通過連接螺栓將桿部和帽部連接在一起。
還優(yōu)選的是，通過借助切割、線切割和利用激光進行的機加工中的一種方法進行刻槽來形成一對斷裂起始點凹槽。
另外，該凹部優(yōu)選地通過對在曲柄銷孔的內圓周表面和斷裂起始點凹槽之間的上、下角部進行斜切而形成。
該凹部優(yōu)選地通過機加工、鍛造、鑄造和燒結中的一種方法形成。
從參照附圖對優(yōu)選實施例進行的以下詳細說明中將更加了解本發(fā)明的其它特征、要素、特點、步驟和優(yōu)點。


圖1A為傳統(tǒng)的通見拼合式連桿的主視圖；圖1B為圖1A中所示拼合式連桿沿著I-I線的剖視圖；圖2A是顯示出在傳統(tǒng)斷裂面上的斷裂前進路徑的視圖；圖2B為一側視圖，顯示出在傳統(tǒng)的斷裂/分裂中斷裂前進路徑的相交部分；圖3為傳統(tǒng)的通見拼合式連桿的斷裂起始點凹槽的放大圖；圖4為根據本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的拼合式連桿的主視圖；圖5為圖4所示拼合式連桿的大端部分的剖視圖；圖6A為大端部分的斷裂起始點凹槽的放大圖，用來說明凹部的傾斜角度；圖6B為大端部分的斷裂起始點凹槽的放大圖，用于說明凹部的開口寬度；圖7是顯示出斷裂并分裂大端部分的方法的視圖；
圖8是顯示出斷裂起始點凹槽的深度和剝落發(fā)生率之間的關系的視圖；圖9是顯示出本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的斷裂起始點凹槽的角度的一個改進實施例的視圖；圖10是顯示出本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的凹部的開口寬度的一個改進實施例的視圖；圖11A是顯示出第一優(yōu)選實施例的一個改進實施例并且顯示出其中凹部的斜面是彎曲的實施例的視圖；圖11B是顯示出第一優(yōu)選實施例的一個改進實施例并且顯示出其中凹部的斜面具有隆起的圓形形狀的實施例的視圖；圖12是顯示出第一優(yōu)選實施例的一個改進實施例并且顯示出其中凹部的傾斜角度大約為90度的實施例的視圖；圖13A是顯示出第一優(yōu)選實施例的一個改進實施例并且顯示出其中凹部的上角部的斜面是彎曲的實施例的視圖；圖13B是顯示出第一優(yōu)選實施例的一個改進實施例并且顯示出其中凹部的上角部的斜面為直線的實施例的視圖；圖13C是顯示出第一優(yōu)選實施例的一個改進實施例并且顯示出其中凹部的上角部的傾斜角度大約為90度的實施例的視圖；圖13D是顯示出第一優(yōu)選實施例的一個改進實施例并且顯示出其中凹部的上角部的傾斜角具有隆起的圓形形狀的實施例的視圖；圖14A是顯示出根據本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的拼合式連桿的視圖；圖14B為圖14A中所示拼合式連桿沿著XI-XI線的剖視圖；圖15為顯示出圖14A和14B中所示拼合式連桿的大端部分的視圖；圖16A為大端部分的左斷裂起始點凹槽的放大圖；圖16B為大端部分的右斷裂起始點凹槽的放大圖；圖17為根據本發(fā)明第三優(yōu)選實施例的拼合式連桿的大端部分的斷裂起始點凹槽的放大圖；以及圖18顯示出第三優(yōu)選實施例的一個改進實施例。
具體實施例方式
下面將參照附圖對本發(fā)明的實施例進行說明。
第一優(yōu)選實施例圖4至7顯示出根據本發(fā)明第一實施例的拼合式連桿的斷裂/分裂結構，圖4為拼合式連桿的主視圖，圖5為該拼合式連桿的大端部分的剖視圖，圖6A為大端部分的斷裂起始點凹槽的放大圖，用于說明凹部的傾斜角度，圖6B為大端部分的斷裂起始點凹槽的放大圖，用于說明凹部的開口部分，并且圖7說明了斷裂并且分開大端部分的方法。
在這些附圖中，參考標號100表示當前實施例的拼合式連桿，該連桿優(yōu)選的是一種通過鍛造、鑄造或燒結形成的無螺母型連桿。該拼合式連桿100設有一個位于桿體101a的一個端部處并具有活塞銷孔101b的小端部分101c和位于另一個端部處的具有曲柄銷孔101d的大端部分101e。
大端部分101e設有臺肩101f，這些臺肩從與桿體101a相連的連接部分向右并且向左延伸，而且曲柄銷孔101d在位于兩個臺肩101f之間的中心上形成。另外，從上側延伸至大端部分101e的頂側附近的螺栓孔101g形成在臺肩101f中。
對包括成一體的并且形成一個單個的整體結構元件的桿部102和帽部103的整個拼合式連桿100進行表面硬化處理，例如滲碳和回火處理。在表面硬化處理之后，沿著預定的斷裂面(圖中的直線A)使拼合式連桿100的大端部分101e斷裂并且分裂成桿部102和帽部103。如圖7中所示，通過將拼合式連桿100安置在基座110上、將可以沿著直徑方向運動的滑動件111插入到大端部分101e的曲柄銷孔101d中并且在楔形件112中驅動，從而將連桿斷裂并且分裂成桿部102和帽部103。
然后，通過使這兩個斷裂面相互接觸來使這些斷裂并且分裂開的桿部102和帽部103相互對準，然后通過裝配在相應的螺栓孔101g中的連接螺栓104使之連接。
通過表面硬化處理，在拼合式連桿100的外圓周表面上形成具有預定的滲碳深度的表面硬化層。不僅可以采用滲碳和回火的方式，來進行表面硬化處理而且還可以采用滲氮、熱噴涂、氣相淀積或高頻淬火等手段進行。
在曲柄銷孔101d的內圓周表面上，形成有一對沿著曲柄銷孔101d的軸中心方向延伸的斷裂起始點凹槽105。這些斷裂起始點凹槽105是通過利用切割、線切割(線切割放電機加工)或采用激光的機加工來進行刻槽的方式或其它適當的方法而形成的，并且沿著一條在位于大端部分101e的桿部102和帽部103之間的預定斷裂面(由該圖中的直線A表示)和內部圓周表面之間的相交線形成。也就是說，當通過例如線切割形成斷裂起始點凹槽105時，將導線放置在曲柄銷孔101d的內圓周表面的預定位置附近，并且在該導線和曲柄銷孔101d的內圓周表面之間施加脈沖高壓。這在導線和曲柄銷孔101d的內圓周表面之間產生電暈放電，該放電使得曲柄銷孔101d的一部分內圓周表面被刨掉，從而形成斷裂起始點凹槽105。
然后，通過斜切在曲柄銷孔101d的內圓周表面和斷裂起始點凹槽105之間的上、下角部，形成一凹部106，該凹部沿著斷裂起始點凹槽105延伸并且具有比斷裂起始點凹槽更寬的開口。凹部106優(yōu)選地與斷裂起始點凹槽105一樣通過機加工例如線切割形成，或者通過鍛造、鑄造或燒結或者其它適當的工藝與該拼合式連桿100的模制同時形成。
如圖5、圖6A和6B中所示，通過按照下述方式進行線性刻槽而形成構成凹部106的傾斜部分106a，即，與從曲柄銷孔101d的軸中心a穿過在斷裂起始點凹槽105的底面105c上的底部105a的直線A(預定的斷裂面)形成的夾角β優(yōu)選地大約為45度。這使得凹部106的內角為90度。另外，斷裂起始點凹槽105的上、下內表面105b按照這樣一種方式形成，即，與直線A形成的夾角α為0度，也就是平行于直線A。也就是說，夾角β大于夾角α。另外，當將凹部106的橫斷面與斷裂起始點凹槽105的橫斷面相比較時，凹部106最好具有更大的橫斷面。
另外，凹部106優(yōu)選地具有比斷裂起始點凹槽105的開口寬度L 3更大的開口寬度L4。這使得構成凹部106的傾斜部分106a可用作在沿著螺栓孔101g的方向將對分的軸承金屬(未示出)插入曲柄銷孔101d中時的斜面。
這里，將對傾斜部分106a的斜面功能進行說明。在沒有向這些角部施加任何斜面時，軸承金屬在被裝配到曲柄銷孔中時接觸這些角部。向軸承金屬施加金屬鍍覆例如Sn(錫)鍍覆作為防腐層。當該電鍍層與通過斷裂和分裂開而形成的尖銳角部接觸時，一部分鍍覆層被削成顆粒并且這些顆粒粘附在斷裂面上。粘附的顆粒妨礙了使該拼合式連桿高精度地重新連接。相反，當向這些角部施加斜面時，即當形成凹部106時，一部分鍍覆層很難被刨掉，從而使得可以抑制顆粒的產生，而這些顆粒是妨礙高精度地重新連接拼合式連桿的一個因素。
斷裂起始點凹槽105的深度L2與從斷裂起始點凹槽105的基點(即，在內表面105b和傾斜部分106a之間的邊界107)到上述螺栓孔101g的邊緣的最短距離L1的比值最好大約為70％或更高。
然后，將對這個優(yōu)選實施例的操作和效果進行說明。
根據該優(yōu)選實施例的斷裂和分裂結構，形成一對沿著軸中心方向在曲柄銷孔101d的內圓周表面上延伸的斷裂起始點凹槽105，在斷裂起始點凹槽105和曲柄銷孔101d的內圓周表面之間，在上、下角部中形成傾斜部分106a，并且形成具有比斷裂起始點凹槽105的開口寬度L3更大的開口寬度L4的凹部106。換句話說，由凹部106和直線A形成的角度β優(yōu)選地大于由斷裂起始點凹槽106形成的角度α。因此，可以相對于作為起始點的曲柄銷孔101d的內圓周表面將斷裂起始點凹槽105的深度L2與從斷裂起始點凹槽105的基點到螺栓孔101g的邊緣的最短距離L1的比值設置得更大，并且通過表面硬化處理可靠地形成直到斷裂起始點凹槽105的底部105a的硬化層。這使得能夠增大在斷裂起始點凹槽105的底部105a處的應力強度系數，以便避免在斷裂和分裂時出現剝落或脫落，并且避免由于在發(fā)動機運行時的掉落而出現故障例如損壞或燃燒。
另外，由于可以將具有足夠大的厚度的表面硬化層固定在斷裂起始點凹槽105的底部105a處，所以可以增強在斷裂起始點處的脆性。這降低了在斷裂面上產生剝落或脫落的可能性，因此在斷裂之后可以精確地重新連接桿部102和帽部103的斷裂面。
如上所述，通過在位于上述斷裂起始點凹槽105的曲柄銷孔101d的內圓周表面上的上、下角部中形成傾斜部分106a來形成寬的凹部106。通過采用除起始點凹槽加工方法(例如鍛造、鑄造、燒結或者機加工，或者其它適合的加工方法)之外的其它方法例如激光或者線切割來首先加工具有大角度β的凹部106，然后加工斷裂起始點凹槽105，可以降低斷裂起始點凹槽105的深度，并由此減少加工時間。還可以提高加工精度，并且甚至可以通過原先不能用來加工凹部形狀的激光加工方法也可以形成包括凹部的斷裂起始點凹槽的形狀。
該優(yōu)選實施例優(yōu)選地將斷裂起始點凹槽105相對于直線A的角度α設定為大約0度，并將凹部106相對于直線A的角度β設定為大約45度。結果，可以實施可靠的表面硬化處理直至斷裂起始點凹槽105的底部105a，而且不會犧牲斷裂性能。角度β可以被優(yōu)選地設定為大約45度至大約90度，以實現上述優(yōu)點和效果。
在該優(yōu)選實施例中，凹部106的開口寬度L4優(yōu)選地大于斷裂起始點凹槽105的開口寬度L3，由此可以極大地增加斷裂起始點凹槽105的深度，并可靠地形成直至斷裂起始點凹槽105的底部105a的表面硬化層。
斷裂起始點凹槽105的深度L2與從斷裂起始點凹槽105的起始點至螺栓孔101g的邊緣的最小距離L1之間的比值優(yōu)選地大約是70％或更大。因此，可以提高斷裂起始點凹槽105的底部105a的應力強度系數，并可靠地防止剝落和脫落。
圖8表示試驗的結果，以確定當凹槽深度L2與上述最短距離L1之間的比率變化時剝落的發(fā)生率。從圖中可以明顯看出，當比值L2/L1大約是65％或以下時，剝落的發(fā)生率超過大約30％。相反，當比值L2/L1大約是70％或以上時，或者優(yōu)選地是75％或以上時，剝落的發(fā)生率低于約17％。另外，可以理解，當比值L2/L1大約是100％時，也就是將斷裂起始點凹槽105的深度設定為到達螺栓孔101g的深度時，剝落的發(fā)生率將進一步降低至大約15％。
另外，由于在上述斷裂起始點凹槽105的開口處形成寬度更大的凹部106，因此可以首先加工相對于直線A具有大角度β的凹部106，然后加工斷裂起始點凹槽105，并減少了窄凹槽的深度，由此縮短了加工時間并提高了加工精度。
該優(yōu)選實施例優(yōu)選地將斷裂起始點凹槽105相對于直線A的角度α設定為大約0度，但是如圖9所示，也可以將斷裂起始點凹槽105的角度α設定為例如大約10度，將凹部106的角度β設定為例如大約45度。在這種情況下，也可以與上述優(yōu)選實施例一樣增大斷裂起始點凹槽105的深度L2，并可靠地形成直至斷裂起始點凹槽105的底部105a的表面硬化層。
此處，角度α超過10度容易使其難以實現脆性斷裂，如果角度α超過10度并且進一步加大，則斷裂的表面通常轉變?yōu)榫哂许g性斷口的平面。因此，為了實現上述優(yōu)點和效果，角度α優(yōu)選地為大約0度至大約10度。
另外，如圖10所示，也可以將斷裂起始點凹槽105的角度α設定為大約10度，并且使凹部106的開口寬度L4大于在斷裂起始點凹槽105和曲柄銷孔101d的內圓周表面的延伸平面之間的相交處的開口寬度L3。同樣在這種情況下，可以實現與上述優(yōu)選實施例同樣的優(yōu)點和效果。
圖11A和11B、圖12和圖13A、13B、13C和13D顯示了凹部的改進實施例。在圖中，與圖6相同的參考標號表示相同的或者等效的元件。
圖11A表示形成凹部106的彎曲的傾斜部分106a′的一個實施例，圖11B表示其中具有隆起的圓形的傾斜部分106a′、同時凹部106的開口寬度大于斷裂起始點凹槽105的開口寬度的一個實施例。另外，圖12表示凹部106相對于直線A的角度β優(yōu)選地為大約90度的一個圖13A、13B、13C和13D表示由上角部的傾斜部分106a′形成的凹部106的實施例。圖13A表示凹部106優(yōu)選地在上角部中為凹形的實施例，圖13B表示凹部106優(yōu)選地在上角部為直線形的實施例，圖13C表示凹部106的角度β優(yōu)選地為大約90的實施例。另外，圖13D表示凹部106為隆起的圓形的實施例。在這些改進實施例中，可以增大斷裂起始點凹槽105的深度，并能形成直至斷裂起始點凹槽105的底部的表面硬化層。
第二優(yōu)選實施例圖14A、圖14B、圖15、圖16A和圖16B表示根據本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的拼合式連桿。在這些圖中，與圖4和圖6相同的參考標號表示相同的或者等效的元件。
該優(yōu)選實施例中的拼合式連桿200在大端部分101e的曲柄銷孔101d的內圓周表面上設有一對斷裂起始點凹槽105，并優(yōu)選地具有與第一優(yōu)選實施例基本相同的基本結構，因此以下將僅說明不同的部分。
用于定位軸承金屬(未顯示)和鎖定旋轉的接合(鎖定)凹槽101h優(yōu)選地設置在曲柄銷孔101d的內圓周表面上。設置該接合凹槽101h，以便沿著圓周方向延伸并橫跨右斷裂起始點凹槽105。也就是，如圖14B所示，接合凹槽101h沿圓周方向的寬度大于凹部106的開口寬度L4，將其中一個接合凹槽101h設置為橫過斷裂表面，并也偏至桿部102一側，而將另一個接合凹槽101h設置為橫過斷裂表面并也偏至帽部103一側，使其可以沿周向鎖定軸承金屬的旋轉。
然后，僅在位于左斷裂起始點凹槽105和曲柄銷孔101d之間的角部中形成凹部106，而且凹部106的內角優(yōu)選地大約為120度。也就是，在位于曲柄銷孔101d的內圓周表面上的相對位置處形成的斷裂起始點凹槽105中，一個斷裂起始點凹槽105設置為靠近接合凹槽101h，另一個斷裂起始點凹槽105設置在位于接合凹槽101h，101h的相對位置處的凹部106中。
在該優(yōu)選實施例中，接合凹槽101h優(yōu)選地在上述曲柄銷孔101d的內圓周表面上形成，以便橫過右斷裂起始點凹槽105，并且僅在左斷裂起始點凹槽105中形成凹部106。結果，可以使斷裂基本同時地從右和側斷裂起始點凹槽105開始，并防止在斷裂表面上發(fā)生剝落和脫落。也就是，當形成用于軸承金屬的接合凹槽101h時，該接合凹槽側容易提前開始斷裂，在左側上的斷裂容易隨后開始斷裂。這樣導致產生一個問題，即剝落或脫落更容易在提前發(fā)生斷裂的接合凹槽側上發(fā)生。因此，在左斷裂起始點凹槽105中形成凹部106可以使得基本上同時地在右側和左側上開始斷裂，并由此防止剝落和脫落的問題。
另外，由形成了大約為120度的內角的傾斜部分106a形成的凹部106在左斷裂起始點凹槽105中形成。因此，傾斜部分106a起斜面作用，并由此可以在將軸承金屬插入曲柄銷孔101d中時防止損壞或者插入錯誤。也就是，當將軸承金屬用作曲柄銷的軸承時，必須形成接合凹槽101h以定位軸承金屬并停止旋轉，在這種情況下，必須在位于大端部分的桿部102和帽部103之間的對準面上形成斜面。沒有施加這種斜切可能會在插入的時候損壞軸承金屬并妨礙準確插入。
另一方面，在拼合式連桿的情況下，桿部102和帽部103之間的對準平面構成斷裂表面，因此在斷裂和分裂之后難以實施斜切。為此，在斷裂和分裂之前實施斜切，但是這樣作在斜切中要花費時間并且從成本角度而言是不利的。相反，本發(fā)明的該優(yōu)選實施例允許上述凹部106用作斷裂和分裂之后的斜面，由此可以避免斜切的需要。
第三優(yōu)選實施例圖17表示根據拼合式連桿的第三優(yōu)選實施例的拼合式連桿的斷裂/分裂結構。圖4至圖6表示相同或者等效的元件。
該優(yōu)選實施例的拼合式連桿300在大端部分101e的曲柄銷孔101d的內圓周表面上設有一對斷裂起始點凹槽150。該斷裂起始點凹槽105由相對于直線A(預定的斷裂平面)形成大約為0度角的壁、也就是基本上平行的壁形成，并包括一個寬度優(yōu)選地被設定為B1的基本上平行的凹槽150a和一個連接基本平行的壁并且形成半徑為R的弧形的底面150b。
此處，從斷裂起始點凹槽150的曲柄銷孔101d的內圓周表面至底面150b的底部150c的深度H以及半徑R按照比率(H/R)優(yōu)選地為大約1.0至大約10.0的方式來設定。更具體地說，該優(yōu)選實施例中H/R優(yōu)選地大約為0.2mm/0.1mm＝2.0或者大約為0.5mm/0.1mm＝5.0。
如上所示，在斷裂起始點凹槽150的底面150b上的端部處的應力σmax是σmax＝α·σn并應力集中系數α是α=1+2(H/R)]]>其中σn是在距離底面有足夠距離的點處的應力。也就是，隨著斷裂起始點凹槽150的深度H的增加以及底面的半徑R的降低，在底面150b的底部150c處的應力集中系數α以及因此在端部的應力σmax增大，這樣導致斷裂更容易發(fā)生。
為了將比值H/R設定為大約1.0至約10.0，該優(yōu)選實施例優(yōu)選地對斷裂起始點凹槽150采用更大的深度H和更小的半徑R。因此，應力集中系數α以及因此在端部的應力增大，使得可以容易和可靠地在大端部分中產生斷裂。
當上述比值小于大約1.0時，不可能獲得足夠的應力集中系數。另一方面，當深度H過大時，滲碳氣體等會難以進入凹槽。另外，當采用線切割方法形成斷裂起始點凹槽時，也根據可以采用的線直徑等而限制了半徑R?？紤]到這些方面，比值H/R的上限可以考慮為大約10.0。也就是，比值H/R最好為大約1.0至大約10.0。
另外，該優(yōu)選實施例設定斷裂起始點凹槽150由相對于直線A(預定的斷裂平面)形成大約為0度的角的壁也就是基本上平行的壁構成，并由寬度優(yōu)選地被設定為較窄的寬度B1的基本平行的凹槽150a形成。結果，可以減少用于形成斷裂起始點凹槽150所需的加工量，容易和快速地采用線切割方法形成凹槽，減少了因為設置斷裂起始點凹槽150而在曲柄銷孔101d的內圓周表面上減少的面積量，并避免了平面壓力因此而增加。
另外，由于斷裂起始點凹槽150由基本平行的凹槽150a構成，因此容易檢查斷裂起始點凹槽150是否按計劃形成。
如圖18所示，斷裂起始點凹槽150也可以按照如下所述的方式形成，即，由構成斷裂起始點凹槽150的壁相對于直線A(預定的斷裂平面)形成的角度大致是10度或更小。
在這種情況下，深度H相對于半徑R的比值(H/R)優(yōu)選地大約是1.0至大約10.0。這樣作使得可以提高應力集中系數α以及由此加大端部處的應力σmax，并容易和可靠地在大端部分中形成斷裂。
本發(fā)明不限于上述的優(yōu)選實施例，可以在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下作出各種改變和改動。
本申請以2002年12月26日提交的日本專利申請No.2002-378020和2003年9月8日提交的日本專利申請No.2003-315614為基礎，這些專利申請的全部內容在此引入作為參考。
權利要求
1.一種拼合式連桿，它包括一個曲柄銷孔；在曲柄銷孔的內圓周表面上形成的凹部；以及在所述凹部的底部處形成的斷裂起始點凹槽。
2.如權利要求1所述的拼合式連桿，其特征為，所述斷裂起始點凹槽的寬度小于所述凹部的寬度。
3.如權利要求1所述的拼合式連桿，其特征為，所述凹部如此形成，從而所述底部處于這樣一個位置處，即，所述斷裂起始點凹槽的深度與從所述斷裂起始點凹槽的開口到螺栓孔的最短距離的比值大約為70％或更大。
4.如權利要求1所述的拼合式連桿，還包括一個設在曲柄銷孔的所述內圓周表面上的軸承鎖緊凹槽，其中在一個與設在曲柄銷孔的所述內圓周表面上的軸承鎖緊凹槽相對的位置處形成所述凹部。
5.如權利要求4所述的拼合式連桿，其特征為，所述軸承鎖緊凹槽包括一對位于沿著曲柄銷孔的所述內圓周表面的圓周方向偏離的位置處的凹形部分。
6.如權利要求5所述的拼合式連桿，其特征為，所述凹部的沿著所述內圓周表面的圓周方向的寬度小于所述軸承鎖緊凹槽的這對凹形部分沿著所述內圓周表面的圓周方向的寬度。
7.如權利要求1所述的拼合式連桿，其特征為，所述拼合式連桿為一種無螺母型連桿，它由鍛造材料、鑄造材料和燒結材料中的一種制成。
8.如權利要求1所述的拼合式連桿，還包括一個小端部分和一個大端部分，其中所述大端部分包括所述凹部，并且所述斷裂起始點凹槽在大端部分中形成。
9.如權利要求1所述的拼合式連桿，還包括一個桿部和一個帽部。
10.如權利要求1所述的拼合式連桿，其特征為，在曲柄銷孔的內圓周表面上形成一對斷裂起始點凹槽。
11.如權利要求1所述的拼合式連桿，其特征為，相對于從曲柄銷孔的軸中心穿過在該對斷裂起始點凹槽的底面上的底部的預定斷裂面的角度大約為45度。
12.如權利要求11所述的拼合式連桿，其特征為，所述凹部的內角大約為90度。
13.如權利要求10所述的拼合式連桿，其特征為，所述斷裂起始點凹槽的上、下內表面如此形成，即，相對于從曲柄銷孔的軸中心穿過在該對斷裂起始點凹槽的底面上的底部的預定斷裂面的角度大約為0度。
14.如權利要求1所述的拼合式連桿，其特征為，所述凹部的橫斷面大于所述斷裂起始點凹槽的橫斷面。
15.如權利要求1所述的拼合式連桿，其特征為，所述凹部包括一對傾斜部分。
16.如權利要求15所述的拼合式連桿，其特征為，所述傾斜部分形成用于引導插入到曲柄銷孔中的對分軸承金屬元件的斜面。
17.如權利要求11所述的拼合式連桿，其特征為，所述傾斜部分具有彎曲的形狀。
18.如權利要求11所述的拼合式連桿，其特征為，所述傾斜部分具有隆起的圓形形狀。
19.如權利要求1所述的拼合式連桿，其特征為，所述凹部在其上角部中具有凹形形狀。
20.如權利要求1所述的拼合式連桿，其特征為，所述凹部在其上角部中具有直線形狀。
21.如權利要求1所述的拼合式連桿，其特征為，所述斷裂起始點凹槽包括基本上平行的壁，這些壁相對于預定的斷裂面形成大約為0度的夾角，并且包括一個具有底面的基本上平行的凹槽，該底面使基本上平行的壁連接在一起并且形成半徑為R的弧形。
22.如權利要求21所述的拼合式連桿，其特征為，從曲柄銷孔的內圓周表面到底面的底部的深度H和半徑R如此設定，即，比值H/R大約為1.0至大約10.0。
23.一種包括如權利要求1所述的拼合式連桿的發(fā)動機。
24.一種包括如權利要求1所述的拼合式連桿的汽車。
25.一種形成拼合式連桿的方法，該方法包括以下步驟提供一個連桿；在連桿中形成一個曲柄銷孔；在曲柄銷孔的內圓周表面上形成一凹部，該凹部包括一個底部；以及在所述凹部的底部形成斷裂起始點凹槽。
26.如權利要求25所述的方法，其特征為，所述斷裂起始點凹槽是在于所述曲柄銷孔的所述內圓周表面上形成所述凹部之后形成的。
27.如權利要求25所述的方法，還包括以下步驟對該拼合式連桿進行表面硬化處理；將該拼合式連桿斷裂并且分裂成一個桿部和一個帽部，以在桿部和帽部上都形成斷裂面；通過使兩個斷裂面相互接觸而使被斷裂并且分裂開的桿部和帽部相互對準；以及通過連接螺栓將桿部和帽部連接在一起。
28.如權利要求25所述的方法，其特征為，通過借助切割、線切割和利用激光進行機加工中的一種方法進行刻槽來形成一對斷裂起始點凹槽。
29.如權利要求25所述的方法，其特征為，通過斜切位于曲柄銷孔的內圓周表面和斷裂起始點凹槽之間的上、下角部而形成凹部。
30.如權利要求25所述的方法，其特征為，所述凹部通過機加工、鍛造、鑄造和燒結中的一種方法來形成。
全文摘要
一種拼合式連桿，它能夠防止在斷裂和分裂時出現剝落和脫落的問題，確保了在斷裂之后的對準精度，降低了加工凹槽所需的加工時間并且改善了加工精度。該拼合式連桿100包括在大端部分101e的曲柄銷孔101d的內圓周表面上形成的一個凹部106。在凹部106的底部處還形成有斷裂起始點凹槽105。
文檔編號F16C7/02GK1512082SQ20031011029
公開日2004年7月14日 申請日期2003年12月26日 優(yōu)先權日2002年12月26日
發(fā)明者久保田剛, 磯部恒雄, 巖崎進也, 也, 雄 申請人:雅馬哈發(fā)動機株式會社